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我是如何揭露一个——（二）.pdf

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我是如何揭露一个“科学丑闻”——“相干合成”第二篇:

我是如何揭露一个“科学丑闻”——“相干合成”第二篇 “相干合成”应用的目标、定义和研究内容
一、“光纤激光相干合成技术”的应用目标：

“光纤激光相干合成技术”应用目标是激光武器

二、“光纤激光相干合成技术”的由来和定义：

单束激光在远场会聚的最小光斑，作为激光武器产生的最大功率密度达不到应用的要求；多束激光会聚在一起功率是增加了，但是远场光斑直径增大了，反而功率密度降低了，也达不到激光武器的要求。这时候有人就假设，这时候如果远场会聚的N束激光光的振幅一致，振幅就是简单的相加及N倍单束光束的振幅，光功率是振幅的平方，光功率密度就增了加N倍，这就是“相干合成”的来由和定义。

三、“光纤激光相干合成技术”定义上的缺陷：

“相干合成”有两个概念“合成”和“相干”，“相干合成”在定义上存在缺陷：首先、这里并没有规定使用什么样的“合成”光学系统；第二、功率密度“N倍增加”仅仅是一种想象。

所以经过了10多年全球众多研究机构的研究，国内也报道了许多成果，始终没有一家机构，从光学“合成”的光学系统，合成场的干涉图和光强分布，从理论上证明这种“N倍增加”，在什么样的时域和空域发生。只有类似刘泽金课题组错误的所谓“实验数据和干涉图象”。

第一个缺陷：用什么样的合成光学系统来实现“相干合成”？

这个问题，10年的研究国内没有进行好好的研究，没有一篇论文看到在远场（比如10000米）“相干合成”的光场直径（即光斑直径）是多少？平均功率密度是多少？“相干合成”的功率密度又是多少？

那么这个“相干合成”的光学系统是什么？刘泽金先生在学部讲堂——中国科学的唯一（而不是之一）的最高庙堂上，这样描述过这个光学系统即：

平行光学整列系统

它不是简单的高斯光束，也不是非稳腔的平顶光束。这个光学系统在刘泽金课题组回复我的质疑文章（见附件四）中可见。

这种光学系统的远场即使假设“相干合成”成立，功率密度远低于单束激光在远场的会聚功率密度（详细见第三篇或附件二）。

第二个缺陷：即使假设“相干合成”成立，理论上中心光斑局部功率密度不存在“N倍”的增加，这个“N倍”仅仅是想象。

A．要实现N倍功率的增加，只能是远场光场的中心局部区域，否则就违背了能量守恒定律。刘泽金课题组提出这种局部光强增加的N倍，发生在零级干涉环直径的0.6直径中心（见刘泽金的博士周朴博士论文）。理论分析是错误的（在附件三中证明）。

B．从干涉的原理要实现N倍增，只有N束光同轴合成，如果是同轴合成，N倍的增加就不是局部增加N倍，而是总功率增加N倍，既然可以把相位锁定差为零，也可以锁定差为180度，功率也可以为零，显然是违背能量守恒定律，所以光束同轴合成不存在，“N倍增加”不可能实现。

C．根据能量守恒定律和拉格朗日不变量，证明任何N束光的合成，光斑只能是相交和平行并列，远场的平均功率密度只能降低。

D．这样远场N束光的合成，平均功率密度是减低的，单束光的振幅小于单束光的振幅（7束光合成，小于（1/3）*0.778=0.26倍单束光缝制）；N束光合成中心光振幅也不是简单的峰值相加，仅是一个平面的相加，其它光轴平面是光轴振幅的投影，所以远小于0.26这个值；注意这里说的是中心“点”（注意是“点”）峰值，面的各点的值下降更大；第三、要考虑振幅、功率0.8的填充系数；第四、考虑N束光的平行光交角。这四个因素下，“相干合成”的所谓“N倍”功率密度增加就没有意义了。

研究了10年的“相干合成”国内没有一家机构在理论上研究过N束光的干涉光强分布。

刘泽金课题组在进行“相干合成”和“非相干合成”局部功率密度比较的研究中的错误：

他们的最大错误在于没有进行理论分析，“相干合成”使用的是“平行光束阵列”，“非相干合成”完全可以使用成像光学系统；但是他们仍然使用了同样的光学系统，这样的比较，即使“相干合成”不完全，也存在随机相干，很容易发现最低功率和最高功率两个值，即使这样也不可能得到N倍或0.8N相对功率值，质疑刘泽金课题组的研究结果。

四、“光纤激光相干合成”必需的研究内容：

N束光的干涉，局部功率密度增加，不是N倍。N*N功率仅仅是想象，远场会聚光斑直径增加了，平均功率密度减低了，单束光振幅下降了，远场N束光发生了干涉，中心局本功率密度又增加了，但肯定不是N倍，是平均功率密度和干涉光强分布的平衡！所以，“相干合成”首先是要完成远场光学系统的理论设计，把N束光合成在远场；其次是中心光功率密度分布的干涉计算。

下面我将列出了“光纤激光相干合成”必须进行的理论设计和证明

1．首先要完成的理论设计：

设计出一种远场N束光的会聚光学系统。

这一种远场N束激光会聚光学系统，要求各个光束的中心光轴在远场要相交于一点，这样才有实现光功率N倍增加的可能（这里的N还仅是想象）。

2．必须完成的理论分析和计算：

“相干合成”项目首先要设计出一个光学系统，将N束光传输到远场（比如10000米）；第二、计算出这个光场的光斑直径，平均功率密度；假设满足相干合成条件，研究会聚光场的干涉图和光强分布，证实光功率到底增加了多少。

单束单模激光直接用于激光武器已经被证明是不可能的，多束激光（比如7束）会聚到远场（10000米），功率密度比单束光是增加了7倍，但是直径增加了，大于3倍，相对于单束光功率密度降低了7/（3*3）=77.8%。

至此，相干合成功率增加N倍还仅仅是一种“想象”，没有人从干涉理论方面给出证明，刘泽金课题组仅仅是实验证明（在附件三，我证明了这种试验结果是错误的）。

事实上中心光场光功率密度是由于远场合束光斑直径变大造成的功率密度下降和由于N束光干涉，局部光强增加的平衡。

对这个光学系统远场会聚光斑必须计算出直径、平均功率密度，给出干涉场功率密度分布的理论计算，证明“相干合成”有继续研究下去的必要性！

3．第三是研究“远场相干”的条件：

在完成第一理论设计、第二步理论分析和计算以后，才可以说“光纤激光相干合成”是否有继续研究下去的必要性，再进入第三步研究，考虑这N束光纤激光的相位锁定的条件。

4．第四步研究光纤激光器的相位锁定问题：

在完成前三步研究之后，得出“相干合成”研究有继续下去的必要性之后，才有必要进入第四步的研究的必要。

但是国内的研究，他们在没有进行前三个步骤的研究，就延续了10年的所谓“相干合成”实际就是相位锁定的研究，他们的所谓的研究报告、科研成果在没有证实项目有研究的必要性，就开始了，这就是刘泽金课题组的错误所在！即使这样，他们10年的具体研究，仍然存在大量错误。

目前光纤激光相位锁定研究存在的问题：

A．必须保证单频，实现单频必须是单模，但是国内所有从事高功率光纤激光研究的单位，所使用的双包层光纤芯的单模截止波长超过1.5微米，也就是说注入的30多毫瓦的单频激光传输不久，就产生象散，产生M个单模包络光，最终N束光的干涉将是N*M个光包络的随机干涉。

B．1000瓦单频光纤激光从30多毫瓦种子增益放大，最少经过4级放大，光纤长度大于120米，光程大于150米，这样由于热胀冷缩效应，温度变化小于0.01度，光程变化就大于0.5倍波长，这样温度控制精度要在0.001度，这个可能吗？“相干合成”的相位锁定还存在吗？

C．在单模光纤中传输的光，偏振方向一直是在旋转，如何保证偏振方向的一致？所以远场干涉是随机的。如果国内那位光纤激光研究员说他们对千瓦或几十瓦的光纤激光是保偏的，请他提供这种保偏光纤的结构，我们大家来分析这种光纤的泵光是如何传输和被吸收的。

D．我们知道，连续激光和声光调Q激光是不可能采用放大的，原因是增益太小，但是这个仅仅30毫瓦的弱信号又是如何被放大的，MOPA这个技术存在了太多的疑问，我在这里也就这个课题向学部投诉，彻查光纤激光研究中的学术不轨行为，这里面涉及科学院的研究所和研究员们！

四、为什么我仅用3个月的时间就否定了世界上研究了10年的课题：

研究到这里，就不难理解我为什么能够仅用三个月的时间，作了两个研究，就将一个涉及全球众多研究机构，花费大量科研资源和经费，耗时10年的一个世界级前沿科学项目给否定了。

1．否定刘泽金课题组以及国内“光纤激光相干合成技术”10年的研究，很容易：

他们“相干合成”的“合成”光学系统采用的是“平行光阵列”光学系统，这种光学系统是依靠平行光束的发散在远场实现光束合成。在远场比如10000米，光斑直径发散到400毫米——1000毫米。不仅每束光的振幅大幅度降低，而且亮度显著下降。

而采用单束单模激光成像方法的光学系统，采用直径1500毫米的透镜，在10000米会聚光斑直径仅仅9毫米，尽管光斑直径增大了，但是亮度没有变化。

2．我对刘泽金课题组采用的“平行光束阵列”光学系统作了改进，将这个直径400毫米——1000毫米的光斑（7束平行光阵列）会聚成大于27毫米的光斑，分析了这个直径27毫米的7束光阵列的干涉光强分布，彻底否定“相干合成”，就更具说服力（详细见第五篇和附件二）。

虽然看不懂你说的是什么，但是仍然支持你挑战这些“伪权威”

按照传统光学理论，光束经过透镜组光束质量不能变好只会变成差，
而相干合束打破了这一法制，直接把多束光合束成一束，等于是光束质量变好了

但是反过来推，如果光功率密度没变或者下降，那就不叫合束，相干合束也就没有存在价值了，你说的是这个意思吧

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